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　  隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，同時(shí)經(jīng)常又有重大安全事故的報(bào)道（例如，去年、前年的重大煤礦安全事故），安全的概念越來(lái)越得到人們的重視，安全包括人員的安全和設(shè)備的安全。對(duì)于自動(dòng)化控制裝置，也提出了新的安全概念和出現(xiàn)了新的安全產(chǎn)品，例如，帶安全功能的PLC 和帶安全模板的傳動(dòng)裝置。下面的兩個(gè)圖說(shuō)明對(duì)于安全的傳統(tǒng)解決方案和基于安全集成的傳動(dòng)系統(tǒng)之間的差別。
　　對(duì)于傳統(tǒng)的安全解決方案，是使用繼電器、安全保護(hù)開(kāi)關(guān)、漏電流和離散的故障檢測(cè)設(shè)備來(lái)完成所需要的安全保護(hù)功能。用這種方法，需要很多外接線，這本身又增加了不安全因素，另外，一些附加的功能，需要用附加的外部設(shè)備（例如速度監(jiān)視、時(shí)間繼電器等）來(lái)實(shí)現(xiàn)。而基于安全集成概念的新裝置，它可以不需要使用外部主回路接觸器和電動(dòng)機(jī)接觸器來(lái)斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)（安全斷開(kāi)扭矩），以及通過(guò)釋放能量的辦法進(jìn)行保護(hù)，一方面降低了成本，并改善了電磁兼容性EMC，另外的優(yōu)點(diǎn)是占用空間少，減少安裝成本，方便診斷，容易理解，能快速關(guān)斷電動(dòng)機(jī)和快速再啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，還能用多種方法來(lái)恢復(fù)裝備。
　　德國(guó)倫茨（Lenze）公司最近推出了新一代伺服控制系統(tǒng)9400系列。該系列控制器，配置有安全模板， 具有集成安全的功能。
　　圖2是倫茨公司9400伺服控制系統(tǒng)的正面配置圖，從圖的右下方，可以看到有一個(gè)用于安全工程的模塊插槽。

圖1 關(guān)于安全的傳統(tǒng)解決方案和基于安全集成傳動(dòng)裝置的差別
圖2 倫茨公司9400 伺服控制系統(tǒng)的正面配置圖

圖3 SM301 安全模板的外形圖和所具有的安全功能

　　9400系列有三種類型的安全模板：SM100，SM300，SM301。這三種模板都經(jīng)過(guò)認(rèn)證，其中SM100符合歐洲的EN954-1類型4標(biāo)準(zhǔn)和IEC 61508 SIL 類型3 標(biāo)準(zhǔn)，SM300模板符合歐洲的EN954-1類型3標(biāo)準(zhǔn)，SM301模板符合歐洲的EN954-1類型3標(biāo)準(zhǔn)和IEC 61508 SIL 類型3 標(biāo)準(zhǔn)。
 下面我們以SM301模板為例，說(shuō)明它的結(jié)構(gòu)和所具有的安全功能。圖3是SM301模板的外形圖和所具有的安全功能。
　　在這里我們還要對(duì)安全功能的概念作一點(diǎn)解釋：
　　STO （Safe torque off）：安全斷開(kāi)扭矩
　　根據(jù)EN 954標(biāo)準(zhǔn)第1部分和第2部分控制等級(jí)3的要求，“安全斷開(kāi)扭矩”的安全功能是“防止不希望發(fā)生的啟動(dòng)”。為此目的，提供兩個(gè)獨(dú)立的安全路徑，一是使從微處理控制器到逆變器的脈沖變得無(wú)效（控制器禁止），二是使提供功率級(jí)驅(qū)動(dòng)“光偶”上的電壓斷開(kāi)，亦即，微處理控制器系統(tǒng)的脈沖再也無(wú)法通過(guò)逆變器（脈沖禁止），這些輸出信號(hào)被確認(rèn)附加上時(shí)，就達(dá)到了控制等級(jí)3。圖4說(shuō)明了實(shí)現(xiàn)安全斷開(kāi)扭矩的方法。

圖4 實(shí)現(xiàn)安全斷開(kāi)扭矩的方法：控制器禁
止（禁止使能）和脈沖禁止

圖5 SM301 安全模板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

圖6 通過(guò)Profibus-DP 總線實(shí)現(xiàn)PROFIsafe 的數(shù)據(jù)通信

　　SS0 （Safe stop 0）：0級(jí)安全停機(jī)
　　按照EN 60204-1的定義，由機(jī)械的功能要求和危險(xiǎn)性評(píng)估，指出停機(jī)等級(jí)分為0級(jí)，1級(jí)和/或2級(jí)。0級(jí)和1級(jí)停機(jī)的實(shí)施與操作方式無(wú)關(guān)，0級(jí)停機(jī)優(yōu)先于1級(jí)停機(jī)。停機(jī)功能超越于有關(guān)的啟動(dòng)功能。0級(jí)停機(jī)是由立即斷開(kāi)機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置上的電源實(shí)施停機(jī)，它是不控制的停機(jī)，不控制停機(jī)的含義是，例如：斷開(kāi)機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置上的電源使機(jī)械運(yùn)動(dòng)停止，激活所有的制動(dòng)器和/或其它的機(jī)械停止裝置。
　　SS1 （Safe stop 1）：1級(jí)安全停機(jī)
　　1級(jí)安全停機(jī)是控制停機(jī)，在機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置仍然供電的情況下實(shí)現(xiàn)停機(jī)，當(dāng)停機(jī)完成后再斷開(kāi)電源。控制停機(jī)的含義是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的停止是通過(guò)，例如，降低電命令信號(hào)到零來(lái)實(shí)現(xiàn)的，只要停止信號(hào)已經(jīng)被控制器確認(rèn)，在停機(jī)過(guò)程中仍然維持機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的供電，直至停機(jī)過(guò)程結(jié)束，再斷開(kāi)電源。
　　SS2 （Safe stop 2）：2級(jí)安全停機(jī)
　　2級(jí)安全停機(jī)類同于1級(jí)安全停機(jī)，差別只是2級(jí)安全停機(jī)，在停機(jī)后仍然維持機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的供電，因此能快速實(shí)現(xiàn)再啟動(dòng)。
　　倫茨公司提供有工程組態(tài)軟件，可以對(duì)安全模板和安全功能進(jìn)行項(xiàng)目組態(tài)和參數(shù)設(shè)置。
　　PROFIsafe安全總線及由安全PLC對(duì)9400伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行控制和實(shí)現(xiàn)安全功能
　　PROFIsafe行規(guī)是Profibus-DP通信協(xié)議應(yīng)用層的一個(gè)行規(guī)，因此，其通信物理層和數(shù)據(jù)鏈路層仍然沿用Profibus-DP的標(biāo)準(zhǔn)，只是將安全數(shù)據(jù)和非安全數(shù)據(jù)進(jìn)行了分隔，非安全數(shù)據(jù)的的傳輸是按標(biāo)準(zhǔn)的Profibus-DP進(jìn)行。為了進(jìn)行安全數(shù)據(jù)的傳送，安全模板有自己的PROFIsafe節(jié)點(diǎn)地址，這一地址和標(biāo)準(zhǔn)Profibus的節(jié)點(diǎn)地址是不相同的，可以通過(guò)模板上DIP開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)置PROFIsafe節(jié)點(diǎn)地址（地址從1…1024）也可以用“Engineer”軟件通過(guò)代碼C13897或C14897進(jìn)行設(shè)置。圖6是通過(guò)PROFIBUS-DP總線實(shí)現(xiàn)PROFIsafe的數(shù)據(jù)通信示意圖。

圖7 Profibus 的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文結(jié)構(gòu)

圖8 Profibus 數(shù)據(jù)報(bào)文的劃分

圖9 槽1 部分?jǐn)?shù)據(jù)的細(xì)分